JP6541548B2 - グロープラグ - Google Patents

Description

本開示は、内燃機関等に利用されるグロープラグに関する。

従来から、内燃機関の始動補助などのために、通電によって発熱するヒータを含むグロープラグが利用されている。ヒータとしては、例えば、先端部が閉塞した筒状のチューブと、チューブ内に配置された発熱コイルと、を含む、いわゆるシースヒータが採用され得る。このようなシースヒータの発熱コイルを、タングステンを主成分とする金属材料により形成する技術が提案されている。

国際公開第２０１４／２０６８４７号 国際公開第２０１１／１６２０７４号

発熱コイルの材料としてタングステンのように硬度の高い金属が用いられる場合、硬度の低い金属が用いられる場合と比べて、シースヒータの急速昇温時における発熱コイルの熱膨張に対する発熱コイルの強度（例えば、機械的強度）が弱い場合が多い。発熱コイル強度が弱い場合、発熱コイルの熱膨張によって、発熱コイルが変形する場合に発熱コイルが損傷を受ける場合があった（例えば、発熱コイルにクラックが生じる）。また、チューブの熱膨張率（例えば、体積膨張率）が発熱コイルの熱膨張率よりも高い場合には、シースヒータの急速昇温時に、熱膨張するチューブに発熱コイルが引っ張られて、発熱コイルが伸びる場合がある。発熱コイルが硬度の高い金属で形成されている場合、このような伸びによって、発熱コイルが損傷を受ける場合があった。

本開示は、発熱コイルが損傷を受けることを抑制する技術を開示する。

本開示は、例えば、以下の適用例を開示する。

［適用例１］
第１軸線の方向に沿って延び、先端部が閉塞した筒状のチューブと、
前記チューブ内に配置され、自身の先端が前記チューブの前記先端部に接合されると共に、前記第１軸線の方向の後端側に向かって延びる螺旋状の、タングステンを主成分として含む発熱コイルと、
前記発熱コイルの後端が自身の先端に接合された導電性部材と、
を備えるグロープラグであって、
前記発熱コイルのうちの前記先端から３巻分と前記後端から３巻分とを除いた残りの部分である中間部分について、前記発熱コイルの前記中間部分の軸線である第２軸線を含む平らな断面にて分割した一方側の部分の前記断面にＸ線を照射してＸ線透過画像を得た場合に、前記Ｘ線透過画像において、前記発熱コイルのうちの前記中間部分を表す複数のコイル部分線のうちの少なくとも１個は、うねった部分を含んでいる、
グロープラグ。

この構成によれば、タングステンを主成分として含む発熱コイルが変形する場合に、うねった部分が伸びる。これにより、熱膨張によって発熱コイルが変形したとしても、発熱コイルが損傷を受けることを抑制できる。また、熱膨張するチューブに発熱コイルが引っ張られて、発熱コイルが伸びたとしても、発熱コイルが損傷を受けることを抑制できる。

［適用例２］
適用例１に記載のグロープラグであって、
前記チューブ内には、前記チューブと前記発熱コイルとの間を満たしている絶縁粉末が備えられてなる、
グロープラグ。

この構成によれば、発熱コイルとチューブとの間に隙間があいている場合と比べて、発熱コイルとチューブとの間で熱が伝達しやすいので、昇温後のチューブの規定温度に対して発熱コイルの温度が過剰に高くなることを抑制できる。この結果、熱による発熱コイルの損傷を抑制できる。また、発熱コイルの熱膨張が抑制されるので、変形による発熱コイルの損傷を抑制できる。

［適用例３］
適用例１または２に記載のグロープラグであって、
前記Ｘ線透過画像において、隣り合う前記コイル部分線の間の前記第２軸線の方向の間隔の最大値は、前記コイル部分線の前記第２軸線の方向の線幅の最小値よりも小さい、
グロープラグ。

この構成によれば、発熱コイルのコイル部分線が密に配置されているので、発熱コイルにおける温度分布のバラツキを抑制できる。従って、発熱コイルの一部分の温度が局所的に過剰に高くなることを抑制できるので、発熱コイルが損傷を受けることを抑制できる。

［適用例４］
適用例１から３のいずれかに記載のグロープラグであって、
前記Ｘ線透過画像において、１個の前記コイル部分線の両端における２個の断面部のそれぞれの重心を結ぶ線分に平行な２本の直線であって前記コイル部分線の輪郭に接する２本の直線で、前記１個のコイル部分線の全体を挟む場合に、前記２本の直線の間の間隔は、前記コイル部分線の前記第２軸線の方向の線幅の最小値の２倍以下である、
グロープラグ。

この構成によれば、コイル部分線がうねりすぎることで、隣のコイル部分線に意図せずに接触することを抑制できる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、グロープラグ用のシースヒータ、グロープラグ用のシースヒータの製造方法、グロープラグの製造方法、等の態様で実現することができる。

一実施形態としてのグロープラグを示す断面図である。 発熱コイル８２０の説明図である。 発熱コイル８２０の変形の説明図である。 チューブ８１０の変形と発熱コイル８２０の変形との説明図である。 グロープラグの別の実施形態を示す断面図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．グロープラグの構成：
図１は、一実施形態としてのグロープラグを示す断面図である。グロープラグ１０は、図示しない内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン）の始動補助等のための熱源として機能する。図示されたラインＡＸ１は、グロープラグ１０の中心軸を示している。以下、中心軸ＡＸ１のことを「第１軸線ＡＸ１」とも呼び、中心軸ＡＸ１と平行な方向を「軸線方向」とも呼ぶ。図中の第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは、第１軸線ＡＸ１と平行であり、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と反対の方向である。後述するように、通電によって発熱するヒータ部材８００は、グロープラグ１０の第１方向Ｄ１側の端部を形成している。以下、このような第１方向Ｄ１側を「先端側」とも呼び、第２方向Ｄ２側を「後端側」とも呼ぶ。また、グロープラグ１０の種々の部材の第１方向Ｄ１側の端を「先端」とも呼び、第２方向Ｄ２側の端を「後端」とも呼ぶ。

グロープラグ１０は、主体金具２０と、中軸３０と、ヒータ部材８００と、Ｏリング５０と、絶縁部材６０と、端子部材８０と、を含んでいる。主体金具２０は、中心軸ＡＸ１に沿って延びる貫通孔２０ｘを有する筒状の部材である。また、主体金具２０は、第２方向Ｄ２側の端部に形成された工具係合部２８と、工具係合部２８よりも第１方向Ｄ１側に設けられた雄ネジ部２２と、雄ネジ部２２よりも第１方向Ｄ１側の部分を形成する胴体部２１と、を含んでいる。工具係合部２８は、グロープラグ１０の脱着時に、図示しない工具と係合する部分である。雄ネジ部２２は、図示しない内燃機関の取付孔の雌ネジに螺合するためのネジ山を含んでいる。胴体部２１の先端部は、内燃機関の取付孔の内面に密着して、取付孔をシールする。主体金具２０は、導電性材料（例えば、炭素鋼等の金属）で形成されている。

主体金具２０の貫通孔２０ｘには、中軸３０が収容されている。中軸３０は、丸棒状の部材であり、導電材料（例えば、ステンレス鋼）で形成されている。中軸３０の後端部３１９は、主体金具２０の第２方向Ｄ２側の開口ＯＰ２から第２方向Ｄ２に向かって突出している。

開口ＯＰ２の近傍において、中軸３０の外面と、主体金具２０の貫通孔２０ｘの内面と、の間には、Ｏリング５０が設けられている。Ｏリング５０は、弾性材料（例えば、ゴム）で形成されている。さらに、主体金具２０の開口ＯＰ２には、リング状の絶縁部材６０が装着されている。絶縁部材６０は、筒状部６２と、筒状部６２の第２方向Ｄ２側に設けられたフランジ部６８と、を含んでいる。筒状部６２は、中軸３０の外面と、主体金具２０の開口ＯＰ２の内面と、の間に挟まれている。絶縁部材６０は、例えば、樹脂で形成されている。主体金具２０は、これらの部材５０、６０を介して、中軸３０を支持している。

主体金具２０よりも後端側（具体的には、絶縁部材６０の第２方向Ｄ２側）には、端子部材８０が配置されている。端子部材８０は、キャップ状の部材であり、導電材料（例えば、ニッケル等の金属）で形成されている。端子部材８０と主体金具２０との間には、絶縁部材６０のフランジ部６８が挟まれている。端子部材８０には、中軸３０の後端部３１９が挿入されている。端子部材８０が加締められることによって、端子部材８０が後端部３１９に固定されている。これにより、端子部材８０は、後端部３１９に、電気的に接続される。

主体金具２０の先端部（具体的には、第１方向Ｄ１側の開口ＯＰ１）には、ヒータ部材８００が圧入されている。ヒータ部材８００は、本実施形態では、いわゆるシースヒータであり、通電によって発熱する（以下「シースヒータ８００」とも呼ぶ）。ヒータ部材８００の第２方向Ｄ２側の一部は、貫通孔２０ｘの開口ＯＰ１から、貫通孔２０ｘ内に、圧入されている。ヒータ部材８００は、螺旋状の発熱コイル８２０と、螺旋状の後端コイル８３０と、絶縁粉末８４０と、リング状のパッキン８５０と、それらの部材８２０、８３０、８４０、８５０を収容するチューブ８１０と、を含む。チューブ８１０は、導電材料（例えば、日本のＪＩＳ規格で定められるＮＣＦ６０１や、ドイツのＤＩＮ規格で定められるＤＩＮ２．４６３３（アロイ６０２）などの、ニッケル合金）を筒状に形成した部材である。チューブ８１０は、中心軸ＡＸ１に沿って延びるように、配置されている。チューブ８１０の先端部（「先端部８１１」と呼ぶ）は、閉塞しており、チューブ８１０の後端部（「後端部８１９」と呼ぶ）は、開口を形成している。

チューブ８１０の先端部８１１には、発熱コイル８２０の先端８２１が、電気的に接続されている。発熱コイル８２０の後端８２９には、後端コイル８３０の先端８３１が、電気的に接続されている。これらの接続は、例えば、溶接またはロウ付である。

本実施形態では、発熱コイル８２０は、タングステンで形成されている。また、後端コイル８３０は、鉄とクロムとアルミニウム（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）の合金で形成されている。

チューブ８１０には、チューブ８１０の第２方向Ｄ２側の開口から、中軸３０の先端３２１が挿入されている。中軸３０の先端３２１は、後端コイル８３０の後端８３９に、電気的に接続されている。例えば、後端コイル８３０のコイル線が中軸３０の先端３２１に巻き付けられた状態で、この巻き付けられた部分と中軸３０とが溶接で接合される。後端コイル８３０の後端８３９は、溶接部８３７（溶接時に溶融した部分であり、後端コイル８３０の成分と中軸３０の成分との少なくとも一方を含む部分）を介して、中軸３０に接合されている。パッキン８５０は、電気的な絶縁材料（例えば、フッ素ゴム等のゴム）をリング状に形成した部材である。パッキン８５０は、チューブ８１０の後端部８１９と中軸３０との間に配置されている。絶縁粉末８４０は、電気的な絶縁材料（例えば、酸化マグネシウム、アルミナなど）の粉末であり、チューブ８１０の内部に充填されている。パッキン８５０と絶縁粉末８４０とは、チューブ８１０と中軸３０との間を、中心軸ＡＸ１を囲む全周に亘って、電気的に絶縁している。また、絶縁粉末８４０は、発熱コイル８２０と後端コイル８３０と中軸３０とチューブ８１０との間の意図しない電気的短絡を、抑制している。

Ａ２．発熱コイル８２０の構成：
図２は、発熱コイル８２０の説明図である。図２（Ａ）は、第１軸線ＡＸ１に垂直な方向を向いて見たヒータ部材８００の概略図である。図中には、発熱コイル８２０の外観と、後端コイル８３０のうちの先端８３１を含む一部分の外観と、溶接部８２３、８２４の外観と、チューブ８１０のうちの先端部８１１を含む一部分の断面（第１軸線ＡＸ１を含む平らな面による断面）と、が示されている。絶縁粉末８４０の図示は、省略されている。発熱コイル８２０の後端８２９と後端コイル８３０の先端８３１とは、溶接部８２３（溶接時に溶融した部分であり、発熱コイル８２０の成分と後端コイル８３０の成分との少なくとも一方を含む部分）を介して接合されている。発熱コイル８２０の先端８２１とチューブ８１０の先端部８１１とは、溶接部８２４（溶接時に溶融した部分であり、発熱コイル８２０の成分とチューブ８１０の成分との少なくとも一方を含む部分）を介して接合されている。

図中の第２軸線ＡＸ２は、発熱コイル８２０の軸線（すなわち、中心軸）である。発熱コイル８２０の螺旋形状は、この第２軸線ＡＸ２を中心に、形成されている。なお、図示するように、第２軸線ＡＸ２が、第１軸線ＡＸ１に一致していない場合がある。このような軸線のずれは、製造誤差などによって生じ得る。また、後述するように、このような軸線のずれが、意図的に設けられる場合がある。いずれの場合も、第２軸線ＡＸ２が第１軸線ＡＸ１に厳密には一致していない場合であっても、第２軸線ＡＸ２は、第１軸線ＡＸ１と、おおよそ同じである。例えば、第１軸線ＡＸ１に平行に先端側に向かう方向と、第２軸線ＡＸ２に平行に先端側に向かう方向と、のなす角度は、３０度以下である。発熱コイル８２０は、第１軸線ＡＸ１の方向の先端側から後端側に向かって伸びている、といえる。

図２（Ｂ）は、発熱コイル８２０のＸ線透過画像である。このＸ線透過画像は、発熱コイル８２０を第２軸線ＡＸ２を含む平らな断面にて分割した一方側の部分の断面にＸ線を照射した場合に、発熱コイル８２０を透過したＸ線によって表される画像である。このようなＸ線透過画像は、断面にて分割された発熱コイル８２０の一方側の部分を、断面に平行な投影面上に、断面に垂直な方向に沿って投影した場合の投影図を表している。図２（Ｂ）には、図２（Ａ）の発熱コイル８２０のうちの紙面の奥側の半分の部分が示されている。図中には、第２軸線ＡＸ２に沿って並ぶ互いに分離した複数のコイル部分線ＣＬが示されている。１個のコイル部分線ＣＬは、第２軸線ＡＸ２の周囲を周回するコイル線の略半周分の部分を示している。図中でハッチングが付された領域ＣＳは、発熱コイル８２０のコイル線の断面をＸ線透過画像上に重ねて示したものである。Ｘ線透過画像上の断面ＣＳは、Ｘ線透過画像の取得のために分割された発熱コイル８２０の断面を表す画像を、その断面におけるコイル線の断面がＸ線透過画像の対応するコイル部分線ＣＬの端部に重なるように、Ｘ線透過画像に重ねることによって、特定される。各コイル部分線ＣＬは、第２軸線ＡＸ２から見て一方側（図中の上側）の断面ＣＳから他方側（図中の下側）の断面ＣＳまで、第２軸線ＡＸ２に交差して延びている。このように、１個のコイル部分線ＣＬは、互いに離れた２個の断面ＣＳを接続する形態をなしている。

また、図２（Ａ）に示すように、発熱コイル８２０の先端８２１を含む第１部分８２２では、チューブ８１０との接続のために、コイル径とコイルのピッチとが、第２軸線ＡＸ２に平行な方向の位置に応じて大きく変化し得る。同様に、発熱コイル８２０の後端８２９を含む第２部分８２８では、後端コイル８３０との接続のために、コイル径とコイルのピッチとが、第２軸線ＡＸ２に平行な方向の位置に応じて大きく変化し得る。このような両端部８２２、８２８を除いた残りの中間部分８２０ｍでは、コイル径とコイルのピッチとが、おおよそ一定である。本実施形態では、第１部分８２２として、発熱コイル８２０の先端８２１から３巻に相当する部分を採用する。３巻に相当する部分としては、第２軸線ＡＸ２からの距離（すなわち、コイル径）に拘わらずに、第２軸線ＡＸ２の周囲を３周する部分を採用すればよい。また、第２部分８２８として、発熱コイル８２０の後端８２９から３巻に相当する部分を採用する。図２（Ｂ）のＸ線透過画像においては、先端側の３個のコイル部分線ＣＬが、第１部分８２２に相当し、後端側の３個のコイル部分線ＣＬが、第２部分８２８に相当する。このように、Ｘ線透過画像では、複数のコイル部分線ＣＬのうち、先端側の３個のコイル部分線ＣＬと後端側の３個のコイル部分線ＣＬとを除いた残りを、中間部分８２０ｍに相当するコイル部分線ＣＬとして用いることができる。

図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）のＸ線透過画像中の１個のコイル部分線ＣＬの拡大図である。このコイル部分線ＣＬは、中間部分８２０ｍに含まれるコイル部分線ＣＬである。図中の第１断面ＣＳ１と第２断面ＣＳ２とは、１個のコイル部分線ＣＬの両端に位置する２個の断面ＣＳである。図中には、２本の仮想直線Ｌａ、Ｌｂが示されている。これらの仮想直線Ｌａ、Ｌｂは、第１断面ＣＳ１の輪郭と第２断面ＣＳ２の輪郭との両方に接触する直線であって、２個の断面ＣＳ１、ＣＳ２を間に挟む２本の直線である。

図示するように、コイル部分線ＣＬは、これらの仮想直線Ｌａ、Ｌｂで挟まれる領域の外にはみ出るように湾曲している。このように、コイル部分線ＣＬは、断面ＣＳ１、ＣＳ２を結ぶ直線と比べて、うねった部分（すなわち、仮想直線Ｌａ、Ｌｂで挟まれる領域の外にはみ出るように湾曲した部分）を含んでいる。このように、本実施形態では、発熱コイル８２０を形成するコイル線は、第１軸線ＡＸ１の回りを周回しつつ、さらに、うねっている。なお、本実施形態では、中間部分８２０ｍの複数のコイル部分線ＣＬの全てが、うねった部分を含んでいる。

なお、うねった部分を含む発熱コイル８２０の上述した第２軸線ＡＸ２は、中間部分８２０ｍを用いて特定される。例えば、中間部分８２０ｍの内周側を貫通する仮の軸線に垂直な投影面上に、中間部分８２０ｍを仮の軸線に平行な方向に沿って投影する。投影面上では、中間部分８２０ｍは、リング状の領域によって表される。この投影された中間部分８２０ｍの面積が最小となるような仮の軸線の方向を、第２軸線ＡＸ２の方向として採用すればよい。そして、投影された中間部分８２０ｍを表すリング状の領域の重心位置を、第２軸線ＡＸ２の位置として採用すればよい。この重心位置は、リング状の領域内に質量が均一に分布していると仮定した場合の重心の位置である。このような重心位置は、リング状の領域の内周側の孔の中に位置する。

図３は、発熱コイル８２０の変形の説明図である。発熱コイル８２０は、通電による急速昇温時に、発熱コイル８２０の熱膨張によって変形し得る。図３（Ａ）は、実施形態のＸ線透過画像のコイル部分線ＣＬが変形する様子を示している。左部は変形前を示し、右部は変形後を示している。コイル部分線ＣＬには、発熱コイル８２０の他の部分の熱膨張に起因して、コイル部分線ＣＬを伸ばすような力Ｆが印加され得る。図２（Ｃ）で説明したように、実施形態では、コイル部分線ＣＬがうねっている。従って、うねったコイル部分線ＣＬが直線に近づくように変形することによって、コイル部分線ＣＬは伸びることができる。

図３（Ｂ）は、参考例の発熱コイルの同じＸ線透過画像のコイル部分線ＣＬｒが変形する様子を示している。左部は変形前を示し、右部は変形後を示している。参考例の発熱コイルは、図２（Ｃ）で説明した実施形態のようにうねっておらず、Ｘ線透過画像のコイル部分線ＣＬｒは、断面ＣＳ１、ＣＳ２を結ぶ直線である。このように、参考例では、コイル部分線ＣＬｒが直線状であるので、力Ｆを受けたコイル部分線ＣＬｒは、伸びることができない。この結果、図３（Ｂ）の右部に示すように、コイル部分線ＣＬｒ（すなわち、コイル線）に、クラックＣＲが発生する場合がある。特に、発熱コイルの材料が、タングステンのように硬度の高い金属を含む場合、コイル線の機械的強度が弱い場合が多い。このような場合、コイル部分線ＣＬｒが力Ｆに応じて柔軟に変形することができないので、クラックＣＲが生じ易い。図３（Ａ）の実施形態では、コイル部分線ＣＬのうねった部分が伸びることによって、そのようなクラックＣＲが生じることを抑制できる。

図４は、チューブ８１０の変形と発熱コイル８２０の変形との説明図である。図４には、図２（Ａ）と同じヒータ部材８００の概略図が示されている。急速昇温時には、発熱コイル８２０に加えて、チューブ８１０も熱膨張により変形し得る。例えば、図４中で点線で示すように、チューブ８１０は、図示しない主体金具２０から見て、第１軸線ＡＸ１に略平行に、第１方向Ｄ１に向かって伸びる。ここで、チューブ８１０の熱膨張率が、発熱コイル８２０の熱膨張率よりも大きい場合には、伸びるチューブ８１０によって、発熱コイル８２０が、第１方向Ｄ１に引っ張られる。例えば、ＮＣＦ６０１やＤＩＮ２．４６３３（アロイ６０２）などのニッケル合金の熱膨張率は、タングステンの熱膨張率よりも大きい。従って、チューブ８１０がそのようなニッケル合金で形成されている場合には、チューブ８１０の熱膨張によって、発熱コイル８２０が第１軸線ＡＸ１に沿って引っ張られる。

実施形態では、図３（Ａ）等で説明したように、うねっているコイル部分線ＣＬが伸びるように変形するができる。従って、発熱コイル８２０がチューブ８１０によって第１方向Ｄ１に引っ張られる場合に、螺旋状の発熱コイル８２０のピッチが拡がることに加えて、コイル線のうねった部分が伸びることができる。従って、発熱コイル８２０は、損傷を受けずに、伸びることができる。

図３（Ｂ）で説明した参考例では、コイル部分線ＣＬｒがうねっていないので、コイル部分線ＣＬｒは、実施形態のコイル部分線ＣＬのように伸びることができない。従って、参考例の発熱コイルがチューブ８１０によって第１方向Ｄ１に引っ張られる場合に、螺旋状の発熱コイル８２０のピッチが拡がり得るものの、コイル部分線ＣＬｒ（すなわち、コイル線）は、うねっていないので伸びることができない。従って、図３（Ｂ）で説明したようなクラックＣＲが生じ易い。図３（Ａ）の実施形態では、コイル部分線ＣＬのうねった部分が伸びることによって、そのようなクラックＣＲを抑制できる。

Ａ３．製造方法：
上記の発熱コイル８２０を備えるグロープラグ１０は、種々の方法で製造可能である。シースヒータ８００を作成する場合、製造者は、例えば、金属板を筒状に加工することによってチューブ８１０を作成する。金属板からチューブ８１０を作成する方法としては、例えば、金属板を丸めてアーク溶接する方法、金属板を深絞りする方法などがある。また、製造者は、発熱コイル８２０と後端コイル８３０との溶接と、後端コイル８３０と中軸３０との溶接と、を行って、発熱コイル８２０と後端コイル８３０と中軸３０とを一体化する。製造者は、中軸３０と一体化された後端コイル８３０および発熱コイル８２０を、チューブ８１０の内側に配置する。その後、製造者は、チューブ８１０の先端部８１１と発熱コイル８２０とを溶接する。例えば、チューブ８１０の外からのアーク溶接によって、チューブ８１０の先端部８１１と発熱コイル８２０の先端８２１とが接合される。その後、製造者は、チューブ８１０の内側に絶縁粉末８４０を充填する。これにより、仮の形状のシースヒータ８００が作成される。

チューブ８１０に絶縁粉末８４０を充填し、そして、チューブ８１０の後端側にパッキン８５０を嵌め込んだ後、製造者は、チャックおよび回転ダイスを備えるスウェージング装置を用いて、シースヒータ８００に対してスウェージング加工を施すことによって、シースヒータ８００の径を調整する。スウェージング加工では、製造者は、シースヒータ８００に固定された中軸３０をチャックに把持した後、チャックを移動させることによってシースヒータ８００を中心軸ＡＸ１に沿って移動させながら、回転ダイスによってチューブ８１０の周囲に打撃を加える。これによって、シースヒータ８００の径は、所定の径に調整される。これにより、シースヒータ８００が完成する。

製造者は、完成したシースヒータ８００を用いて、グロープラグ１０を組み立てる。具体的には、製造者は、中軸３０が固定されたシースヒータ８００を、主体金具２０の貫通孔２０ｘに圧入することによって固定する。そして、製造者は、主体金具２０の後端側の開口ＯＰ２に、Ｏリング５０と絶縁部材６０とを嵌め込む。そして、製造者は、端子部材８０を加締めることによって、端子部材８０を中軸３０の後端部３１９に固定する。以上により、グロープラグ１０が完成する。

なお、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）で説明したうねった部分を含む発熱コイル８２０の製造方法としては、種々の方法を採用可能である。例えば、シースヒータ８００の上記のスウェージング加工において、発熱コイル８２０、８２０ａの第２軸線ＡＸ２を、意図的に、チューブ８１０の中心軸ＡＸ１からずらしてもよい。すなわち、発熱コイル８２０を、チューブ８１０内における第２軸線ＡＸ２が中心軸ＡＸ１から外れるような位置に、配置する方法を採用してもよい。チューブ８１０に打撃が加えられると、絶縁粉末８４０を通じて、発熱コイル８２０にも力が加えられる。これにより、発熱コイル８２０も変形する。ここで、発熱コイル８２０の第２軸線ＡＸ２がチューブ８１０の中心軸ＡＸ１から外れている場合には、発熱コイル８２０とチューブ８１０の内周面との間の間隙の距離が、均一ではない。チューブ８１０の外表面のうち、間隙が小さい部分に打撃が加えられる場合には、発熱コイル８２０のうち打撃位置に近い部分に、強い力が印加される。チューブ８１０の外表面のうち、間隙が大きい部分に打撃が加えられる場合には、発熱コイル８２０のうち打撃位置に近い部分に、弱いい力が印加される。このように、発熱コイル８２０に印加される力の強さは、均一ではなく、発熱コイル８２０上の位置に応じて異なっている。従って、発熱コイル８２０は、いびつな形に変形する。この結果、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）で説明したうねった部分を含む発熱コイル８２０が形成される。

なお、第２軸線ＡＸ２が第１軸線ＡＸ１から外れた位置に発熱コイルを配置する方法としては、種々の方法を採用可能である。例えば、図２（Ａ）の実施形態では、発熱コイル８２０の後端８２９と後端コイル８３０の先端８３１との溶接位置を調整することによって、第２軸線ＡＸ２を第１軸線ＡＸ１から外すことができる。また、図５の実施形態では、発熱コイル８２０ａの後端８２９ａと中軸３０との溶接位置を調整することによって、第２軸線ＡＸ２を第１軸線ＡＸ１から外すことができる。

また、第２軸線ＡＸ２が第１軸線ＡＸ１に一致しているか否かに関わらずに、チューブ８１０の外表面上に不均一に配置された複数の打撃位置に、打撃を加えることとしてもよい。これによれば、発熱コイル８２０は、不均一に配置された複数の位置で力を受けるので、いびつな形に変形する。この結果、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）で説明したうねった部分を含む発熱コイル８２０が形成される。

また、シースヒータ８００のスウェージング加工を用いる方法に代えて、他の方法を採用してもよい。例えば、予めうねっているように波状に加工された線材を螺旋状に巻くことによって、うねった部分を含む発熱コイル８２０を形成してもよい。

なお、グロープラグ１０の製造方法としては、上述した方法に代えて、他の方法を採用してもよい。

以上のように、本実施形態では、図２（Ｂ）で説明したＸ線透過画像において、発熱コイル８２０の中間部分８２０ｍを表す複数のコイル部分線ＣＬが、うねった部分を含んでいる（図２（Ｃ））。従って、図３（Ａ）、図４等で説明したように、発熱コイル８２０が変形する場合に、うねった部分が伸びる。熱膨張によって発熱コイル８２０が変形したとしても、発熱コイル８２０が損傷を受けることを抑制できる。また、熱膨張するチューブ８１０に発熱コイル８２０が引っ張られて、発熱コイル８２０が伸びたとしても、発熱コイル８２０が損傷を受けることを抑制できる。

また、うねった部分が発熱コイル８２０の損傷を抑制しているので、発熱コイル８２０の材料として、タングステンという硬度の高い材料を採用できる。タングステンの融点は、およそ摂氏３４００度であり、他の金属と比べて高いので、高い温度まで発熱コイルを昇温できる。従って、シースヒータの高い規定温度（すなわち、昇温後の温度）を実現することができる。

また、図１で説明したように、チューブ８１０内には、絶縁粉末８４０が配置され、絶縁粉末８４０は、チューブ８１０と発熱コイル８２０との間を満たしている。従って、発熱コイル８２０とチューブ８１０との間に隙間があいている場合と比べて、発熱コイル８２０とチューブ８１０との間で熱が伝達しやすい。これにより、昇温後のシースヒータ８００の規定温度（チューブ８１０の温度と同じ）に対して発熱コイル８２０の温度が過剰に高くなることを抑制できる。この結果、熱による発熱コイル８２０の損傷を抑制できる。また、発熱コイル８２０の熱膨張が抑制されるので、変形による発熱コイル８２０の損傷を抑制できる。

また、図２（Ｂ）には、最大間隔Ｄｇと最小線幅Ｄｃとが示されている。最大間隔Ｄｇは、図２（Ｂ）のＸ線透過画像において、中間部分８２０ｍを表す複数のコイル部分線ＣＬのうちの隣り合う２個のコイル部分線ＣＬの間の第２軸線ＡＸ２の方向の間隔の最大値である。最小線幅Ｄｃは、中間部分８２０ｍを表す複数のコイル部分線ＣＬの第２軸線ＡＸ２の方向の線幅の最小値である。本実施形態では、Ｄｇ＜Ｄｃである。すなわち、複数のコイル部分線ＣＬの間の隙間は、コイル部分線ＣＬの線幅よりも小さい。このように、発熱コイル８２０のコイル部分線ＣＬ（すなわち、コイル線）が密に配置されているので、発熱コイル８２０における温度分布のバラツキを抑制できる。従って、発熱コイル８２０の一部分の温度が局所的に過剰に高くなることを抑制できるので、発熱コイル８２０が局所的な熱や局所的な変形によって損傷を受けることを抑制できる。なお、本実施形態では、Ｄｇ＜Ｄｃとしたが、Ｄｇ≧Ｄｃであってもよい。

図２（Ｄ）は、コイル部分線ＣＬのうねりの大きさの説明図である。図中には、図２（Ｃ）と同じ１個のコイル部分線ＣＬが示されている。以下、この１個のコイル部分線ＣＬを、対象コイル部分線ＣＬとも呼ぶ。図中の第１重心Ｇｃ１は、第１断面ＣＳ１の重心である。この第１重心Ｇｃ１は、第１断面ＣＳ１内に質量が均一に分布していると仮定した場合の重心の位置である。第２重心Ｇｃ２は、第２断面ＣＳ２の重心である。仮想線分Ｌｇｃは、これらの重心Ｇｃ１、Ｇｃ２を結ぶ仮想的な線分である。Ｘ線透過画像における重心Ｇｃ１、Ｇｃ２は、例えば、Ｘ線透過画像のコイル部分線ＣＬの端部における部分輪郭線ＰＬ１、ＰＬ２（図２（Ｄ））を用いて特定できる。部分輪郭線ＰＬ１、ＰＬ２は、コイル部分線ＣＬの輪郭線のうちコイル部分線ＣＬの端部に対応する部分である。このような部分輪郭線ＰＬ１、ＰＬ２は、断面ＣＳ１、ＣＳ２の輪郭線の一部分に対応する。そこで、この部分輪郭線ＰＬ１、ＰＬ２の円弧を延長し、円形状にすることで断面ＣＳ１、ＣＳ２を特定することができる。ここで、コイル線の断面形状は、例えばコイル線を切断することによって、容易に特定でき、通常は、コイル線の外径と同じ直径を有する円形状である。このことからも上述の方法を採用することで、得られた円形状が断面ＣＳ１、ＣＳ２に相応する。そして、得られた第１断面ＣＳ１の重心位置（例えば円形状の中心の位置）が、第１重心Ｇｃ１に対応する。第２断面ＣＳ２と第２重心Ｇｃ２とについても、同様に、特定される。このように、Ｘ線透過画像において、コイル部分線ＣＬのうちの断面ＣＳ１、ＣＳ２に対応する部分と残りの部分との境界が明確ではない場合であっても、重心Ｇｃ１、Ｇｃ２を容易に特定できる。また、Ｘ線透過画像の取得のために分割された発熱コイル８２０の断面を表す画像を、Ｘ線透過画像上に重ねることによって、重心Ｇｃ１、Ｇｃ２を特定してもよい。この場合も、Ｘ線透過画像に対する発熱コイル８２０の断面を表す画像の位置を、コイル線の断面の輪郭線がＸ線透過画像の部分輪郭線ＰＬ１、ＰＬ２に重なる位置に決定すればよい。

図中の２本の仮想直線Ｌ１、Ｌ２は、仮想線分Ｌｇｃに平行、かつ、対象コイル部分線ＣＬの輪郭に接する直線であり、対象コイル部分線ＣＬの全体を挟む直線である。間隔ｄＬは、これらの２本の仮想直線Ｌ１、Ｌ２の間の間隔であり、２本の仮想直線Ｌ１、Ｌ２に垂直な方向の仮想直線Ｌ１、Ｌ２間の距離である。つまり、この間隔ｄＬが大きい場合に、対象コイル部分線ＣＬのうねりが大きいということができる。

大きな間隔ｄＬを有するコイル部分線ＣＬ、すなわち、大きいうねりを有するコイル部分線ＣＬは、隣のコイル部分線ＣＬに接触しやすい。このような意図しない短絡を抑制するためには、間隔ｄＬが小さいことが好ましい。本実施形態では、中間部分８２０ｍを表す複数のコイル部分線ＣＬの各間隔ｄＬ（すなわち、最大の間隔ｄＬ）は、図２（Ｂ）で説明した最小線幅Ｄｃの２倍以下である。これにより、意図しない短絡を抑制できる。なお、本実施形態では、最大の間隔ｄＬが最小線幅Ｄｃの２倍以下としたが、中間部分８２０ｍには、間隔ｄＬが最小線幅Ｄｃの２倍を超える部分が設けられていてもよい。

また、発熱コイル８２０の損傷を抑制するためには、コイル部分線ＣＬのうねり、すなわち、間隔ｄＬが大きいことが好ましい。本実施形態では、中間部分８２０ｍを表す複数のコイル部分線ＣＬの各間隔ｄＬ（すなわち、最小の間隔ｄＬ）は、最小線幅Ｄｃの１．１倍以上である。これにより、うねった部分が伸びることによって、発熱コイル８２０の損傷を抑制できる。なお、本実施形態では、最小の間隔ｄＬが最小線幅Ｄｃの１．１倍以上としていたが、中間部分８２０ｍにおける最小の間隔ｄＬが最小線幅Ｄｃの１．１倍未満であってもよい。

Ｂ．第２実施形態：
図５は、グロープラグの別の実施形態を示す断面図である。図中では、グロープラグ１０ａのうちのシースヒータ８００ａを含む一部分のみが示されている。図１の実施形態との差異は、後端コイル８３０が省略され、この代わりに、タングステンで形成され延長された発熱コイル８２０ａが設けられている点だけである。第２実施形態のグロープラグ１０ａの他の部分の構成は、第１実施形態のグロープラグ１０の対応する部分の構成と同じである（同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する）。

チューブ８１０の先端部８１１には、発熱コイル８２０ａの先端８２１ａが、接合されている。中軸３０の先端３２１には、発熱コイル８２０ａの後端８２９ａが、接合されている。これらの接合は、例えば、溶接である。本実施形態では、発熱コイル８２０ａの先端８２１ａとチューブ８１０の先端部８１１とは、溶接部８２４ａ（溶接時に溶融した部分であり、発熱コイル８２０ａの成分とチューブ８１０の成分との少なくとも一方を含む部分）を介して接合されている。また、発熱コイル８２０ａの後端８２９ａに関しては、発熱コイル８２０ａのコイル線が中軸３０の先端３２１に巻き付けられた状態で、この巻き付けられた部分と中軸３０とが溶接で接合されている。発熱コイル８２０ａの後端８２９ａは、溶接部８２７ａ（溶接時に溶融した部分であり、発熱コイル８２０ａの成分と中軸３０の成分との少なくとも一方を含む部分）を介して、中軸３０に接合されている。

図中の中間部分８２０ａｍは、発熱コイル８２０ａのうち、先端８２１ａから３巻に相当する部分８２２ａと、後端８２９ａから３巻に相当する部分８２８ａと、を除いた残りの部分である。図示を省略するが、第２実施形態においても、発熱コイル８２０ａの図２（Ｂ）と同じ方法で得られるＸ線透過画像において、発熱コイル８２０ａの中間部分８２０ａｍを表す複数のコイル部分線のそれぞれが、うねった部分を含んでいる。従って、図３（Ａ）、図４の第１実施形態と同様に、発熱コイル８２０ａが変形する場合に、うねった部分が伸びることによって、発熱コイル８２０ａが損傷を受けることを抑制できる。

また、図５に示すように、チューブ８１０内には、絶縁粉末８４０が配置され、絶縁粉末８４０は、チューブ８１０と発熱コイル８２０ａとの間を満たしている。従って、第１実施形態と同様に、発熱コイル８２０ａとチューブ８１０との間で熱が伝達しやすい。これにより、昇温後のシースヒータ８００の規定温度に対して発熱コイル８２０ａの温度が過剰に高くなることを抑制できる。この結果、熱による発熱コイル８２０ａの損傷を抑制できる。また、発熱コイル８２０ａの熱膨張が抑制されるので、変形による発熱コイル８２０ａの損傷を抑制できる。

また、本実施形態においても、図２（Ｂ）で説明した最大間隔Ｄｇが最小線幅Ｄｃ未満である。このように、発熱コイル８２０ａのコイル部分線（すなわち、コイル線）が密に配置されているので、発熱コイル８２０における温度分布のバラツキを抑制できる。従って、発熱コイル８２０の一部分の温度が局所的に過剰に高くなることを抑制できるので、発熱コイル８２０が局所的な熱や局所的な変形によって損傷を受けることを抑制できる。

なお、本実施形態においても、図２（Ｄ）で説明したように、Ｘ線透過画像の中間部分８２０ａｍを表す複数のコイル部分線の最大の間隔ｄＬは、最小線幅Ｄｃの２倍以下であることが好ましい。また、最小の間隔ｄＬは、最小線幅Ｄｃの１．１倍以上であることが好ましい。

Ｃ．変形例：
（１）発熱コイル（例えば、図１の発熱コイル８２０、図５の発熱コイル８２０ａ）の材料としては、タングステンに限らず、タングステンを主成分として含む種々の材料を採用可能である。ここで、「主成分」は、含有率（単位は、重量パーセント）が最も高い成分を意味している。タングステンの融点は、およそ摂氏３４００度であり、他の金属と比べて高い。従って、タングステンを主成分として含む材料を用いれば、他の材料を用いる場合と比べて、高い温度まで発熱コイルを昇温できる。この結果、昇温後のシースヒータの高い規定温度を実現することができる。なお、タングステンを主成分として含む材料としては、例えば、純タングステンや、タングステンとニッケルと銅との合金や、タングステンとニッケルと鉄との合金を採用してもよい。いずれの場合も、高い規定温度を実現するためには、タングステンの含有率は、５０ｗｔ％以上であることが好ましく、９０ｗｔ％以上であることが特に好ましく、９９ｗｔ％以上であることが最も好ましい。

（２）発熱コイルのうねった部分は、図２（Ｂ）で説明したＸ線透過画像において中間部分（例えば、図２（Ｂ）の中間部分８２０ｍ、図５の中間部分８２０ａｍ）を表す複数のコイル部分線のうちの一部のコイル部分線のみに設けられていてもよい。一般的には、Ｘ線透過画像において中間部分を表す複数のコイル部分線のうちの少なくとも１個がうねった部分を含むことが好ましい。この構成によれば、うねった部分が伸びることによって、発熱コイルが損傷を受けることを抑制できる。

なお、コイル線の適切な伸びを実現するためには、図２（Ｃ）で説明した１個のコイル部分線ＣＬが、一方の仮想直線Ｌａ側と他方の仮想直線Ｌｂ側との両方にはみ出るように湾曲していることが好ましい。ただし、１個のコイル部分線ＣＬが、一方の仮想直線Ｌａ側と他方の仮想直線Ｌｂ側とのうちの一方側のみにはみ出ていてもよい。

（３）チューブ８１０の材料は、ＮＣＦ６０１とＤＩＮ２．４６３３（アロイ６０２）とは異なる他のニッケル合金であってもよく、ニッケル合金とは異なる金属（例えば、ステンレス鋼）であってもよい。いずれの場合も、チューブ８１０の熱膨張率が、発熱コイルの熱膨張率よりも小さくてもよい。

（４）グロープラグの構成としては、上述した構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、コイル８２０ａ、８３０は、中軸３０の先端３２１に巻き付けずに、中軸３０の先端３２１に接合されてもよい（例えば、溶接、または、ロウ付）。また、中軸３０の後端部３１９の外周面には、雄ねじが形成され、端子部材８０には、雌ねじが形成され、端子部材８０を中軸３０の後端部３１９にねじ込むことによって、中軸３０に端子部材８０が固定されてもよい。ここで、端子部材８０としては、キャップ状の部材に代えて、ナットを採用してもよい。

（５）上述のグロープラグは、内燃機関の始動補助のために利用されるグロープラグに限らず、種々のグロープラグに適用可能である。例えば、排気ガスを昇温するための排気ガスヒータ装置や、触媒やディーゼル粒子フィルタ（DPF: Diesel Particulate Filter）を再活性化するためのバーナーシステムや、冷却水を昇温するためのウォータヒータ装置等の種々の装置に利用されるグロープラグに、上記実施形態のグロープラグを適用可能である。

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

１０、１０ａ...グロープラグ、２０...主体金具、２０ｘ...貫通孔、２１...胴体部、２２...雄ネジ部、２８...工具係合部、３０...中軸、３２１...先端、３１９...後端部、５０...Ｏリング、６０...絶縁部材、６２...筒状部、６８...フランジ部、８０...端子部材、８００、８００ａ...シースヒータ（ヒータ部材）、８１０...チューブ、８１１...先端部、８１９...後端部、８２０、８２０ａ...発熱コイル、８２０ｍ、８２０ａｍ...中間部分、８２１、８２１ａ...先端、８２９、８２９ａ...後端、８２２、８２２ａ...第１部分（端部）、８２８、８２８ａ...第２部分（端部）、８２３、８２４、８２４ａ、８２７ａ...溶接部、８３０...後端コイル、８３１...先端、８３７...溶接部、８３９...後端、８４０...絶縁粉末、８５０...パッキン、Ｄ１...第１方向、Ｄ２...第２方向、ＣＬ...コイル部分線、ｄＬ...間隔、ＣＬ、ＣＬｒ...コイル部分線、ＣＲ...クラック、ＣＳ...断面、ＣＳ１...第１断面、ＣＳ２...第２断面、Ｌ１、Ｌ２、Ｌａ、Ｌｂ...仮想直線、Ｄｃ...最小線幅、Ｄｇ...最大間隔、ＯＰ１...開口、ＯＰ２...開口、ＡＸ１...第１軸線（中心軸）、ＡＸ２...第２軸線、Ｇｃ１...第１重心、Ｇｃ２...第２重心、Ｌｇｃ...仮想線分

Claims (4)

1. 第１軸線の方向に沿って延び、先端部が閉塞した筒状のチューブと、
   前記チューブ内に配置され、自身の先端が前記チューブの前記先端部に接合されると共に、前記第１軸線の方向の後端側に向かって延びる螺旋状の、タングステンを主成分として含む発熱コイルと、
   前記発熱コイルの後端が自身の先端に接合された導電性部材と、
   を備えるグロープラグであって、
   前記発熱コイルのうちの前記先端から３巻分と前記後端から３巻分とを除いた残りの部分である中間部分について、前記発熱コイルの前記中間部分の軸線である第２軸線を含む平らな断面にて分割した一方側の部分の前記断面にＸ線を照射してＸ線透過画像を得た場合に、前記Ｘ線透過画像において、前記発熱コイルのうちの前記中間部分を表す複数のコイル部分線のうちの少なくとも１個は、うねった部分を含んでいる、
   グロープラグ。
2. 請求項１に記載のグロープラグであって、
   前記チューブ内には、前記チューブと前記発熱コイルとの間を満たしている絶縁粉末が備えられてなる、
   グロープラグ。
3. 請求項１または２に記載のグロープラグであって、
   前記Ｘ線透過画像において、隣り合う前記コイル部分線の間の前記第２軸線の方向の間隔の最大値は、前記コイル部分線の前記第２軸線の方向の線幅の最小値よりも小さい、
   グロープラグ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のグロープラグであって、
   前記Ｘ線透過画像において、１個の前記コイル部分線の両端における２個の断面部のそれぞれの重心を結ぶ線分に平行な２本の直線であって前記コイル部分線の輪郭に接する２本の直線で、前記１個のコイル部分線の全体を挟む場合に、前記２本の直線の間の間隔は、前記コイル部分線の前記第２軸線の方向の線幅の最小値の２倍以下である、
   グロープラグ。

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